PCB技術 - PCBAにおいて、カーを生産するために、どのぐらいのチップが必要ですか

応用の角度から、自動車上の小型からタイヤ圧監視システムTMPS、カメラ、大型から完成車コントローラ、自動運転域コントローラまで、さまざまなチップが欠かせません。自動車のインテリジェント化はチップのインテリジェント化だと言えます。

携帯電話のチップが携帯電話の「脳」であれば、自動車のチップも自動車の脳に相当します。その中で、自動車チップは主に「機能チップ」、「パワー半導体」、「センサー」の3つの種類に分けることができます。

機能チップ（MCU）は「マイクロ制御ユニット」とも呼ばれ、自動車の中の電子制御システム、情報娯楽システム、動力アセンブリシステム、車両運動システムなどの各種システム機能が正常に動作するには、このタイプの機能チップが必要であり、現在最も流行している「自動運転システム」も機能チップから離れられません。

図１　車の衝突防止のためのロジャースRO 4350B PCBボード

自動車電力半導体は主に自動車動力制御システム、照明システム、燃料噴射、シャーシ安全などのシステムに応用され、その中で伝統的な燃料車は一般的にそれを起動と発電、安全などの分野に応用しています。新エネルギー自動車では、車両の頻繁な電圧変換需要を実現するために多くのパワー半導体が必要であるほか、電気自動車の多くの部品にもパワー半導体の加持が欠かせません。

自動車センサは自動車コンピュータシステムの入力装置であり、その役割は自動車運転中の各種運転状況情報、例えば車速、各種媒体の温度、エンジン運転状況などを電気信号に変換してコンピュータに出力し、自動車が最適な運転状態にあるようにすることです。例えば、酸素センサ、空気圧センサ、水温センサ、電子アクセルペダル位置センサなどが挙げられます。

以上のように、自動車チップは1台の車にとって非常に重要であり、機能チップ、パワー半導体、センサの3つのタイプの中で、センサは市場シェアが最も小さく、センサ自動車がなければアクセルさえ踏めないが、今では、なぜチップがなければ自動車が作れないのかを理解していると信じています。

1台の車にはどのくらいのチップが必要ですか。

従来、1台の伝統的な自動車を製造するには一般的に500 ~ 600個程度のチップが必要だったが、自動車業界の発展に伴い、現在の自動車は機械式から電子式へと徐々に発展し、自動車はますますスマートになり、必要なチップの数は自然に多くなっています。2021年には車1台あたりに必要なチップの数が1000本以上に達していることがわかりました。

従来の自動車以外にも、新エネルギー自動車こそチップ「大戸」であり、この車は大量のDC-ACインバータ、変圧器、コンバータなどの部品を必要としているが、これらのIGBT、MOSFET、ダイオードなどの半導体デバイスに対する需要量も大幅に増加しており、1台の多くの新エネルギー自動車に必要なチップは2000個前後に達する可能性があり、需要量は非常に驚くべきです。

中国自動車工業協会の李邵華副事務総長は、現在、世界の半導体業界のチップ規模は3000億ドル～4000億ドルの間にあると指摘しました。その中で、車用チップは約400億ドルで、10%未満を占めており、明らかに車企業が生産を排斥したり、注文を争ったりする際の弱体化を招いています。

技術的な要求から見ると、車規級チップはほとんどのチップ企業を退却させました。消費電子チップ技術は反復が非常に速いが、車規級チップはほとんど10年以上前の技術であるが、技術は「時代遅れ」ではあるが、敷居はそれほど低下していません。逆に、コンパス級チップは性能指標、使用寿命、信頼性、安全性、品質一致性に対する要求の高さは、消費電子チップには敵わないです。

消費チップ及び一般工業チップに比べて、自動車チップの動作環境は更に劣悪です。温度範囲は-40℃~ 155℃、高振動、多粉塵、電磁妨害などに広いことができます。人身安全問題に関わるため、自動車チップの信頼性と安全性に対する要求も高く、一般的な設計寿命は15年または20万キロです。「車規級」チップは、信頼性基準AEC-Q 100、品質管理基準ISO/TS 16949、機能安全基準ISO 26262などを含む厳しい認証プロセスを経なければならないです。

車規級チップの高基準、厳格な要求、長周期は、入行の敷居を何度も高くし、これは直接的に総合能力または垂直統合能力が非常に強く、規模の優位性を極致に発揮するチップ企業だけが、車規級チップを生産リストに組み入れることができるようになりました。世界に目を向けると、このような自動車規制級チップ企業も恩智浦、英飛凌、シーメンスなど少数で、粥が少なく、これも自動車チップの供給が需要に追いつかないもう一つの原因です。

我が国は完全な自動車チップ産業の革新生態を構築し、我が国の自動車業界の次の発展中の短板を解決するために努力しています。国内自動車企業の中の比亜迪、上汽及び多くの半導体企業はすでに相次いで自動車規格級チップ分野に進出しています。